電子科技大學(xué)電機(jī)拖動第三章

1、第三章第三章 直流電機(jī)原理直流電機(jī)原理直流永磁有刷電機(jī)直流永磁有刷電機(jī)3.1 3.1 直流電機(jī)的用途及基本工作原理直流電機(jī)的用途及基本工作原理3.1.1 3.1.1 直流電機(jī)的用途直流電機(jī)的用途3.1.2 3.1.2 直流電機(jī)的基本工作原理直流電機(jī)的基本工作原理3.1.1 3.1.1 直流電機(jī)的用途直流電機(jī)的用途n直流電機(jī)的用途直流電機(jī)的用途作電源用：直流發(fā)電機(jī)作電源用：直流發(fā)電機(jī)( (逐漸被電力電子整流裝置逐漸被電力電子整流裝置取代取代) )作動力用：直流電動機(jī)作動力用：直流電動機(jī)( (用于對調(diào)速要求高的機(jī)械用于對調(diào)速要求高的機(jī)械) )控制系統(tǒng)測量元件：直流測速發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)測量元件：直流測

2、速發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行元件：直流伺服電動機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行元件：直流伺服電動機(jī)n直流電動機(jī)的優(yōu)勢直流電動機(jī)的優(yōu)勢調(diào)速范圍廣，且易于平滑調(diào)速。調(diào)速范圍廣，且易于平滑調(diào)速。n直流電機(jī)的缺點(diǎn)直流電機(jī)的缺點(diǎn)換向問題（機(jī)械換向、電子換向）換向問題（機(jī)械換向、電子換向）永磁直流電動機(jī)永磁直流電動機(jī)3.1.2 3.1.2 直流電機(jī)基本工作原理直流電機(jī)基本工作原理AB直流電機(jī)物理模型直流電機(jī)物理模型 直流電機(jī)的物理模型直流電機(jī)的物理模型如圖所示。如圖所示。 線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)，線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)，線圈的兩條邊分別與兩個(gè)線圈的兩條邊分別與兩個(gè)彼此絕緣而且與線圈同軸彼此絕緣而且與線圈同軸旋轉(zhuǎn)的銅片旋轉(zhuǎn)的銅片連接，銅片上連接

3、，銅片上又各壓著一個(gè)又各壓著一個(gè)固定不動的固定不動的電刷電刷。電刷電刷換向片換向片一一. . 直流電動機(jī)原理直流電動機(jī)原理線圈電流線圈電流ABAB0 0BABA電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩逆時(shí)針逆時(shí)針0 0逆時(shí)針逆時(shí)針線圈電動勢線圈電動勢BABA0 0ABAB電樞電流電樞電流不變不變電樞電動勢電樞電動勢不變不變結(jié)論結(jié)論：1. 線圈內(nèi)部電流線圈內(nèi)部電流 i 交變交變，感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢 e 交變交變，且與電流方向，且與電流方向相反，電磁轉(zhuǎn)矩相反，電磁轉(zhuǎn)矩 T 方向不變方向不變。2. 電樞電流電樞電流 Ia 的大小和方向不變，電樞電動勢的大小和方向不變，電樞電動勢 Ea 的大小和的大小和方向不變。方向不變

4、。二二. . 直流發(fā)電機(jī)原理直流發(fā)電機(jī)原理線圈電流線圈電流BABA0 0ABAB電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩順時(shí)針順時(shí)針0 0順時(shí)針順時(shí)針線圈電動勢線圈電動勢BABA0 0ABAB電樞電流電樞電流不變不變電樞電動勢電樞電動勢不變不變結(jié)論結(jié)論：1.感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢 e 交變交變，線圈內(nèi)部電流，線圈內(nèi)部電流 i 交變交變，且與電動勢方，且與電動勢方向相同，電磁轉(zhuǎn)矩向相同，電磁轉(zhuǎn)矩 T 方向不變方向不變，且與原動機(jī)外加力矩方向，且與原動機(jī)外加力矩方向相反。相反。2.電樞電動勢電樞電動勢 Ea 的大小和方向不變的大小和方向不變，電樞電流，電樞電流 Ia 的大小和的大小和方向不變。方向不變。三三. . 直流電機(jī)

5、工作原理的特點(diǎn)直流電機(jī)工作原理的特點(diǎn)1. 直流電機(jī)工作的關(guān)鍵部件是直流電機(jī)工作的關(guān)鍵部件是換向器換向器和和電刷電刷。2. 直流電機(jī)線圈內(nèi)部的感應(yīng)電動勢和電流是交變的，由直流電機(jī)線圈內(nèi)部的感應(yīng)電動勢和電流是交變的，由電刷電刷引入或?qū)С龅碾娏魇欠较蚝愣ǖ?，線圈受到的電磁轉(zhuǎn)矩是單引入或?qū)С龅碾娏魇欠较蚝愣ǖ?，線圈受到的電磁轉(zhuǎn)矩是單方向的方向的。3. 直流電動機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的基本機(jī)構(gòu)相同，帶負(fù)載工作時(shí)直流電動機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的基本機(jī)構(gòu)相同，帶負(fù)載工作時(shí)，線圈內(nèi)部都有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，線圈都會受到電磁轉(zhuǎn)矩的，線圈內(nèi)部都有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，線圈都會受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用，因此，作用，因此，直流電機(jī)是可逆的直流電機(jī)是

6、可逆的。3.2 3.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與型號直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與型號3.2.1 3.2.1 主要結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)3.2.2 3.2.2 銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù)3.2.3 3.2.3 國產(chǎn)直流電機(jī)的主要系列國產(chǎn)直流電機(jī)的主要系列3.2.1 3.2.1 直流電機(jī)主要結(jié)構(gòu)直流電機(jī)主要結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)總體上包括定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)總體上包括定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。p 定子定子電機(jī)的靜止部分電機(jī)的靜止部分p 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子電機(jī)的運(yùn)動部分，直流電機(jī)轉(zhuǎn)子稱為電機(jī)的運(yùn)動部分，直流電機(jī)轉(zhuǎn)子稱為電樞電樞其中，直流電機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)包含：其中，直流電機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)包含：p 主磁極主磁極p 電樞繞組電樞繞組(線圈線圈)p

7、換向器換向器p 電刷電刷一一. 定子部分定子部分1. 機(jī)座機(jī)座起到機(jī)械支起到機(jī)械支撐作用，同時(shí)，又是構(gòu)撐作用，同時(shí)，又是構(gòu)成直流電機(jī)磁路的一部成直流電機(jī)磁路的一部分。因此，需要好的導(dǎo)分。因此，需要好的導(dǎo)磁性能和富余的機(jī)械強(qiáng)磁性能和富余的機(jī)械強(qiáng)度，一般用鑄鋼或厚鋼度，一般用鑄鋼或厚鋼板制成。板制成。定子部分主要包括機(jī)座、主磁極、換向極和電刷裝置。定子部分主要包括機(jī)座、主磁極、換向極和電刷裝置。2. 主磁極主磁極 在在 主磁極鐵心主磁極鐵心 上固定上固定 勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組，產(chǎn)生磁場并使電樞表，產(chǎn)生磁場并使電樞表面的氣隙磁密按一定形狀在空間分布。主磁極鐵心是由面的氣隙磁密按一定形狀在空間分布。主磁極

8、鐵心是由11.5mm的的 低碳鋼板低碳鋼板 疊成。疊成。極身極身極靴極靴機(jī)座機(jī)座主磁極主磁極勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組3. 換向極換向極 一般用于一般用于1kW以上的直流電機(jī)中，位置在以上的直流電機(jī)中，位置在兩主極之間兩主極之間，幫助電樞換向并消除或減弱電樞反應(yīng)。換向極鐵心用幫助電樞換向并消除或減弱電樞反應(yīng)。換向極鐵心用整塊鋼整塊鋼或或鋼板絕緣后疊裝鋼板絕緣后疊裝而成，換向繞組一般由粗的扁銅線繞成，而成，換向繞組一般由粗的扁銅線繞成，且且與電樞繞組相串聯(lián)與電樞繞組相串聯(lián)。主主極極換換向向極極4. 電刷裝置電刷裝置電刷：由電刷：由 石墨石墨 做成的導(dǎo)電塊；做成的導(dǎo)電塊；刷握（刷盒）；刷握（刷盒）；刷桿支臂

9、；刷桿支臂；刷辮：將電動勢或電流引出或刷辮：將電動勢或電流引出或引入電機(jī)，由細(xì)銅絲編成。引入電機(jī)，由細(xì)銅絲編成。具有恒壓彈簧的刷握和電刷具有恒壓彈簧的刷握和電刷二二. 轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子部分 轉(zhuǎn)子部分主要包括電樞轉(zhuǎn)子部分主要包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸及軸承、風(fēng)扇等部件。轉(zhuǎn)軸及軸承、風(fēng)扇等部件。轉(zhuǎn)子主體如圖所示。轉(zhuǎn)子主體如圖所示。1. 電樞鐵心電樞鐵心 通常用通常用0.5mm厚的低硅硅鋼片或冷軋硅鋼片厚的低硅硅鋼片或冷軋硅鋼片疊成，片間疊成，片間用絕緣漆以減少損耗用絕緣漆以減少損耗(渦流和磁滯損耗渦流和磁滯損耗)。槽槽齒齒軸向通風(fēng)孔軸向通風(fēng)孔軸孔軸孔2. 電樞繞組電樞

10、繞組 用帶絕緣的銅導(dǎo)線繞成一個(gè)一個(gè)的用帶絕緣的銅導(dǎo)線繞成一個(gè)一個(gè)的N匝線圈元件匝線圈元件，嵌放，嵌放在電樞鐵心的槽中，各元件按一定的規(guī)律聯(lián)結(jié)到相應(yīng)的換向在電樞鐵心的槽中，各元件按一定的規(guī)律聯(lián)結(jié)到相應(yīng)的換向片上，全部這些元件就組成了電樞繞組。片上，全部這些元件就組成了電樞繞組。 電樞繞組是直流電機(jī)的主要電路部分，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量電樞繞組是直流電機(jī)的主要電路部分，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。3. 換向器換向器 由許多由許多 換向片換向片（由銅料組成）組成。換向片之間彼此以（由銅料組成）組成。換向片之間彼此以云母片相互絕緣，全部又以云母環(huán)對地絕緣。云母片相互絕緣，全部又以云母環(huán)對地絕

11、緣。三三. 端蓋端蓋 端蓋把定子和轉(zhuǎn)子連為一個(gè)整體，兩個(gè)端蓋分別固定在端蓋把定子和轉(zhuǎn)子連為一個(gè)整體，兩個(gè)端蓋分別固定在定子機(jī)座的兩端，并支撐著轉(zhuǎn)子，端蓋也有保護(hù)電機(jī)內(nèi)部的定子機(jī)座的兩端，并支撐著轉(zhuǎn)子，端蓋也有保護(hù)電機(jī)內(nèi)部的作用。作用。端蓋端蓋直流電機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖直流電機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖直流電機(jī)裝配圖直流電機(jī)裝配圖四、電機(jī)的安裝方式、軸伸個(gè)數(shù)、防護(hù)方式四、電機(jī)的安裝方式、軸伸個(gè)數(shù)、防護(hù)方式n電機(jī)的安裝方式：臥式，立式（價(jià)格稍高）電機(jī)的安裝方式：臥式，立式（價(jià)格稍高）n軸伸：伸出到端蓋外面與負(fù)載連接或安裝測速裝置軸伸：伸出到端蓋外面與負(fù)載連接或安裝測速裝置的轉(zhuǎn)軸部分。單軸伸（多數(shù)采用），雙軸伸。的轉(zhuǎn)軸部分

12、。單軸伸（多數(shù)采用），雙軸伸。n電機(jī)根據(jù)不同的冷卻和保護(hù)方式分為電機(jī)根據(jù)不同的冷卻和保護(hù)方式分為 開啟式開啟式、防護(hù)防護(hù)式式、封閉式封閉式 和和 防爆式防爆式。電氣設(shè)備的防護(hù)等級用。電氣設(shè)備的防護(hù)等級用IP IP XXXX表示（例如表示（例如IP22IP22）。）。開啟式開啟式n無專門的防護(hù)裝置，無專門的防護(hù)裝置，定子兩側(cè)和端蓋上有通風(fēng)口定子兩側(cè)和端蓋上有通風(fēng)口，靠，靠轉(zhuǎn)子本身在旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動的空氣來冷卻。轉(zhuǎn)子本身在旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動的空氣來冷卻。n散熱好，容易進(jìn)灰塵、水滴和鐵屑等雜質(zhì)，只能在清散熱好，容易進(jìn)灰塵、水滴和鐵屑等雜質(zhì)，只能在清潔、干燥的環(huán)境中使用。潔、干燥的環(huán)境中使用。防護(hù)式防護(hù)式n用于中小

13、型電機(jī)。用于中小型電機(jī)。機(jī)座下有通風(fēng)口機(jī)座下有通風(fēng)口，垂直下落的異物，垂直下落的異物不易進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部；不易進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部；兩端端蓋有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口兩端端蓋有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸上裝有風(fēng)扇。端蓋的進(jìn)出風(fēng)口上有帶孔的網(wǎng)罩，以軸上裝有風(fēng)扇。端蓋的進(jìn)出風(fēng)口上有帶孔的網(wǎng)罩，以防止外物落入電機(jī)。防止外物落入電機(jī)。n散熱好，但不能防止潮氣和灰塵侵入，適用于比較干散熱好，但不能防止潮氣和灰塵侵入，適用于比較干燥、沒有腐蝕性和爆炸性氣體的環(huán)境。燥、沒有腐蝕性和爆炸性氣體的環(huán)境。封閉式封閉式n電機(jī)內(nèi)腔與機(jī)外不連通電機(jī)內(nèi)腔與機(jī)外不連通，只靠電機(jī)外表面的散熱來冷，只靠電機(jī)外表面的散熱來冷卻。主要應(yīng)用在空氣中含塵、潮

14、濕、有腐蝕性成分等卻。主要應(yīng)用在空氣中含塵、潮濕、有腐蝕性成分等較惡劣的場合或浸在液體中較惡劣的場合或浸在液體中( (密封式潛水泵密封式潛水泵) )。n又可分為又可分為自冷式自冷式、自扇冷式自扇冷式、他扇冷式他扇冷式、管道通風(fēng)式管道通風(fēng)式及及密封式密封式 等。機(jī)殼外表面帶有肋狀散熱片以增加其散等。機(jī)殼外表面帶有肋狀散熱片以增加其散熱面積，大容量的電機(jī)常用管道式通風(fēng)，或用另外的熱面積，大容量的電機(jī)常用管道式通風(fēng)，或用另外的風(fēng)機(jī)對電機(jī)進(jìn)行吹風(fēng)循環(huán)。風(fēng)機(jī)對電機(jī)進(jìn)行吹風(fēng)循環(huán)。防爆式防爆式n在在封閉式電機(jī)的基礎(chǔ)上制成隔爆形式封閉式電機(jī)的基礎(chǔ)上制成隔爆形式，機(jī)殼有，機(jī)殼有 足夠足夠 的的 機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度

15、，封閉得更嚴(yán)密。，封閉得更嚴(yán)密。n適用于適用于含有易燃易爆氣體含有易燃易爆氣體的場合，如礦井、油庫、煤的場合，如礦井、油庫、煤氣站。保證當(dāng)電機(jī)內(nèi)部逐漸積累的可燃?xì)庖蚺紶柕幕饸庹?。保證當(dāng)電機(jī)內(nèi)部逐漸積累的可燃?xì)庖蚺紶柕幕鸹ㄒ鸨〞r(shí)，能使此時(shí)的爆炸不致蔓延到機(jī)外而引花引起爆炸時(shí)，能使此時(shí)的爆炸不致蔓延到機(jī)外而引起嚴(yán)重事故。起嚴(yán)重事故。3.2.2 3.2.2 電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)（1）電機(jī)型號：一般采用大寫印刷體的漢語拼音字母和）電機(jī)型號：一般采用大寫印刷體的漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。阿拉伯?dāng)?shù)字表示。（2）額定容量）額定容量(功率功率)PN (kW)：表示由：表示由 溫升溫升 和和 換

16、向條件換向條件 的限制按所的限制按所 規(guī)定的工作方式規(guī)定的工作方式 電機(jī)所能供應(yīng)的功率。電機(jī)所能供應(yīng)的功率。發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)：輸出的電功率：輸出的電功率電動機(jī)電動機(jī)：輸出的機(jī)械功率：輸出的機(jī)械功率電機(jī)工作方式電機(jī)工作方式：我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電機(jī)九種工作制，基：我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電機(jī)九種工作制，基本的三種為連續(xù)工作方式（本的三種為連續(xù)工作方式（S1）、短時(shí)工作方式（）、短時(shí)工作方式（S2）、）、周期性斷續(xù)工作方式（周期性斷續(xù)工作方式（S3）我國標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度我國標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度：40。（3）額定電壓）額定電壓UN(V)：在額定工作情況時(shí)，電機(jī)出線端的：在額定工作情況時(shí)，電機(jī)出線端的平均電壓值，直流電機(jī)一般

17、不是很高。平均電壓值，直流電機(jī)一般不是很高。發(fā)電機(jī)：輸出端額定電壓發(fā)電機(jī)：輸出端額定電壓電動機(jī)：輸入端額定電壓電動機(jī)：輸入端額定電壓（4）額定電流）額定電流 IN(A)：額定情況下的電樞電流。：額定情況下的電樞電流。發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)：電動機(jī)：電動機(jī)：NNNUPI310 NNNNUPI 310（5）額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速 nN (r/min)（6）勵(lì)磁方式勵(lì)磁方式和額定勵(lì)磁電流和額定勵(lì)磁電流 IfN (A)他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)（7）定額：分為連續(xù)、短時(shí)、間歇三種定額工作方式，未標(biāo)）定額：分為連續(xù)、短時(shí)、間歇三種定額工作方式，未標(biāo)注時(shí)即為連續(xù)定額工作方式，表示電機(jī)在額定情況下連續(xù)

18、運(yùn)注時(shí)即為連續(xù)定額工作方式，表示電機(jī)在額定情況下連續(xù)運(yùn)行時(shí)，溫升不致超過允許值。行時(shí)，溫升不致超過允許值。（8）繞組溫升或絕緣等級：絕緣等級越高，其允許溫升就高。）繞組溫升或絕緣等級：絕緣等級越高，其允許溫升就高。直流電機(jī)直流電機(jī)額定狀態(tài)額定狀態(tài)：指：指 U、I、P、n 均為額定值的狀態(tài)均為額定值的狀態(tài)直流電機(jī)直流電機(jī)滿載狀態(tài)滿載狀態(tài)：指：指 I = IN 的狀態(tài)的狀態(tài)電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的計(jì)算電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的計(jì)算 一臺直流發(fā)電機(jī)一臺直流發(fā)電機(jī), ,其銘牌數(shù)據(jù)如下所示其銘牌數(shù)據(jù)如下所示, ,求該發(fā)電機(jī)求該發(fā)電機(jī)的輸入功率及額定電流各為多少的輸入功率及額定電流各為多少? ?%90min;/1450;230

19、;145 NNNNrnVUkWP 解解: :kWPPNN1619 . 01451 額定輸入功率額定輸入功率: :額定電流額定電流: :AUPINNN4 .630230101453 一臺直流電動機(jī)一臺直流電動機(jī), ,其銘牌數(shù)據(jù)如下所示其銘牌數(shù)據(jù)如下所示, ,求該電動機(jī)的求該電動機(jī)的輸入功率、額定電流及額定輸出轉(zhuǎn)矩各是多少？輸入功率、額定電流及額定輸出轉(zhuǎn)矩各是多少？%90min;/1500;220;160 NNNNrnVUkWP 解：解：kWPPNN9 .1779 . 01601 AUPUPINNNNN1 .8082209 . 01016031 額定輸入功率：額定輸入功率：額定電流：額定電流：額定

20、輸出轉(zhuǎn)矩：額定輸出轉(zhuǎn)矩：mNnPTNNN 7 .101815001016055. 955. 9323.2.3 3.2.3 國產(chǎn)直流電機(jī)的主要系列產(chǎn)品國產(chǎn)直流電機(jī)的主要系列產(chǎn)品Z2-31Z2-31一般用途的防護(hù)式中一般用途的防護(hù)式中小型直流電機(jī)小型直流電機(jī)第二次設(shè)計(jì)第二次設(shè)計(jì)機(jī)座號機(jī)座號鐵心長度順序號鐵心長度順序號Z系列：一般用途直流電動機(jī)（如系列：一般用途直流電動機(jī)（如Z2 Z3 Z4 等系列）等系列） ZY系列：永磁直流電機(jī)系列：永磁直流電機(jī) ；ZH系列：船用直流電動機(jī)系列：船用直流電動機(jī) ZJ系列：系列：精密機(jī)床精密機(jī)床用直流電機(jī)用直流電機(jī) ； ZA系列：防爆安全型直流電動機(jī)系列：防爆安全

21、型直流電動機(jī) ZT系列：廣調(diào)速直流電動機(jī)系列：廣調(diào)速直流電動機(jī) ； ZKJ系列：系列：挖掘機(jī)挖掘機(jī)用直流電動機(jī)用直流電動機(jī) ZQ系列：直流牽引電動機(jī)系列：直流牽引電動機(jī) ； ZZJ系列：系列：冶金起重機(jī)冶金起重機(jī)用直流電動機(jī)用直流電動機(jī) Z2系列，為一般用途的中、小型直流電機(jī)，包括發(fā)電機(jī)和電系列，為一般用途的中、小型直流電機(jī)，包括發(fā)電機(jī)和電動機(jī)。適用于一般調(diào)速場合，具有調(diào)速范圍大，控制簡單，可靠動機(jī)。適用于一般調(diào)速場合，具有調(diào)速范圍大，控制簡單，可靠等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。 Z和和ZF系列，是一般用途的大、中型直流電機(jī)。系列，是一般用途的大、中型直流電機(jī)。Z是直流電動是直流電動機(jī)系列，機(jī)系列，ZF是直

22、流發(fā)電機(jī)系列。是直流發(fā)電機(jī)系列。 Z2系列直流電動機(jī)廣泛使用于礦山，交通運(yùn)輸，紡織印染，系列直流電動機(jī)廣泛使用于礦山，交通運(yùn)輸，紡織印染，造紙印刷以及化工和機(jī)床等工業(yè)中需調(diào)速的動力拖動場合。造紙印刷以及化工和機(jī)床等工業(yè)中需調(diào)速的動力拖動場合。 ZZJ800系列，冶金輔助拖動機(jī)械用的冶金起重直流電動機(jī)，系列，冶金輔助拖動機(jī)械用的冶金起重直流電動機(jī)，參照國際電工委員會參照國際電工委員會IEC3413軋機(jī)輔傳動電動機(jī)技術(shù)條件軋機(jī)輔傳動電動機(jī)技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)制造的，是鋼鐵工業(yè)的重要動力設(shè)備，在工作環(huán)境惡劣的場標(biāo)準(zhǔn)制造的，是鋼鐵工業(yè)的重要動力設(shè)備，在工作環(huán)境惡劣的場合下，能經(jīng)受頻繁的起動、制動、頻繁的可逆轉(zhuǎn)

23、，重復(fù)出現(xiàn)大的合下，能經(jīng)受頻繁的起動、制動、頻繁的可逆轉(zhuǎn)，重復(fù)出現(xiàn)大的過載轉(zhuǎn)矩，主要使用于工作輥道，壓下裝置，活套張力輥，剪切過載轉(zhuǎn)矩，主要使用于工作輥道，壓下裝置，活套張力輥，剪切機(jī)，鉗吊吊車等設(shè)備上，是機(jī)，鉗吊吊車等設(shè)備上，是ZZ/ZZK，ZZY，ZZJO，ZZJ2等系等系列電機(jī)的更新替代產(chǎn)品。列電機(jī)的更新替代產(chǎn)品。 本系列電機(jī)采用多角形結(jié)構(gòu)，空間利用率高，定子磁軛為本系列電機(jī)采用多角形結(jié)構(gòu)，空間利用率高，定子磁軛為疊片式，適用整流器供電，能承受脈動電流與電流急劇變化疊片式，適用整流器供電，能承受脈動電流與電流急劇變化(負(fù)負(fù)載變化載變化)之工況。磁極安裝有精確定位，因而換向良好。之工況。磁

24、極安裝有精確定位，因而換向良好。 Z4系列直流電機(jī)廣泛用作各類機(jī)械的傳動源，諸如冶金工系列直流電機(jī)廣泛用作各類機(jī)械的傳動源，諸如冶金工業(yè)軋機(jī)傳動，金屬切削機(jī)床，造紙、印刷、紡織、印染、水泥、業(yè)軋機(jī)傳動，金屬切削機(jī)床，造紙、印刷、紡織、印染、水泥、塑料擠出機(jī)械等。塑料擠出機(jī)械等。3.3 3.3 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場3.3.1 3.3.1 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式直流電機(jī)的勵(lì)磁方式3.3.2 3.3.2 直流電機(jī)的空載磁場直流電機(jī)的空載磁場3.3.3 3.3.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)3.3.1 3.3.1 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式直流電機(jī)的勵(lì)磁方式n直流電機(jī)的勵(lì)磁方

25、式：對勵(lì)磁繞組的供電方式。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式：對勵(lì)磁繞組的供電方式。n直流電機(jī)的勵(lì)磁方式主要有：直流電機(jī)的勵(lì)磁方式主要有：他勵(lì)他勵(lì)、并勵(lì)并勵(lì)、串勵(lì)串勵(lì)、復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)。不同的勵(lì)磁方式直流電機(jī)有不同的。不同的勵(lì)磁方式直流電機(jī)有不同的特性特性。調(diào)速、起動、制動、調(diào)速、起動、制動、1 1、他勵(lì)直流電機(jī)、他勵(lì)直流電機(jī)勵(lì)磁繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線截面勵(lì)磁繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線截面積小，電阻大。積小，電阻大。永磁直流電機(jī)可以看作是他永磁直流電機(jī)可以看作是他勵(lì)直流電機(jī)，其磁場與電樞勵(lì)直流電機(jī)，其磁場與電樞電流無關(guān)。電流無關(guān)。2 2、并勵(lì)直流電機(jī)、并勵(lì)直流電機(jī)勵(lì)磁繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線截面勵(lì)磁繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線截面積小，電阻大。積小，電

26、阻大。3 3、串勵(lì)直流電機(jī)、串勵(lì)直流電機(jī)勵(lì)磁繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線截勵(lì)磁繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線截面積大，電阻小。面積大，電阻小。4 4、復(fù)勵(lì)直流電機(jī)、復(fù)勵(lì)直流電機(jī)短復(fù)勵(lì)短復(fù)勵(lì)長復(fù)勵(lì)長復(fù)勵(lì)積復(fù)勵(lì)積復(fù)勵(lì)差復(fù)勵(lì)差復(fù)勵(lì)3.3.2 3.3.2 直流電機(jī)的空載磁場直流電機(jī)的空載磁場n目前，絕大多數(shù)直流電機(jī)的目前，絕大多數(shù)直流電機(jī)的 主磁場主磁場 都是由都是由 勵(lì)磁繞勵(lì)磁繞組組 通以直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生的。通以直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生的。n實(shí)際上，直流電機(jī)在負(fù)載運(yùn)行時(shí)，磁場是由電機(jī)中實(shí)際上，直流電機(jī)在負(fù)載運(yùn)行時(shí)，磁場是由電機(jī)中各個(gè)繞組：各個(gè)繞組：勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組、電樞繞組電樞繞組、換向極繞組換向極繞組 等共等共同產(chǎn)生的。其中，同產(chǎn)

27、生的。其中，勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組 起著主要作用。起著主要作用。n勵(lì)磁繞組中有勵(lì)磁電流，其它繞組中無電流時(shí)的磁勵(lì)磁繞組中有勵(lì)磁電流，其它繞組中無電流時(shí)的磁場情況稱為場情況稱為電機(jī)空載運(yùn)行電機(jī)空載運(yùn)行，又叫又叫無載運(yùn)行無載運(yùn)行。SN主磁通主磁通主極漏磁通主極漏磁通勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組電樞電樞直流電機(jī)的主磁路直流電機(jī)的主磁路 ：定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙（兩段）、電：定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙（兩段）、電樞齒（兩段）、電樞磁軛、主磁極（兩段）、定子磁軛。樞齒（兩段）、電樞磁軛、主磁極（兩段）、定子磁軛。一一 空載氣隙磁密空間分布波形空載氣隙磁密空間分布波形n設(shè)勵(lì)磁繞組勵(lì)磁電流為設(shè)勵(lì)磁繞組勵(lì)磁電流為 If ，匝數(shù)為，匝數(shù)為W

28、y，則圖中所取則圖中所取磁路的磁通勢為磁路的磁通勢為 2 IfWy2 Fy mfmfmfmmmamtmfRFRFRRRRRF 222222定子磁軛定子磁軛主磁極主磁極電樞磁軛電樞磁軛電樞齒電樞齒氣隙氣隙根據(jù)磁路歐姆定律，有：根據(jù)磁路歐姆定律，有：其中，氣隙的磁阻為：其中，氣隙的磁阻為：是是磁磁路路的的截截面面積積。；外外表表面面之之間間的的氣氣隙隙長長度度：是是磁磁極極內(nèi)內(nèi)表表面面與與電電樞樞AARm 0 200/mWbFABAFfxf 結(jié)論：結(jié)論：n氣隙磁密氣隙磁密 的大小與的大小與氣隙長度氣隙長度 成成反比反比，在每，在每一極下近似一極下近似平均分布平均分布；n實(shí)際上氣隙磁密的分布不均勻，

29、磁極中心附實(shí)際上氣隙磁密的分布不均勻，磁極中心附近的磁密大，兩極尖處磁密小，在兩極之間近的磁密大，兩極尖處磁密小，在兩極之間的幾何中心線處磁密等于零。的幾何中心線處磁密等于零?？蛰d均勻氣隙時(shí)的氣隙磁密空載均勻氣隙時(shí)的氣隙磁密極極身身極極靴靴二二 空載磁化特性空載磁化特性 我們把我們把 空載空載 時(shí)時(shí) 氣隙每極磁通氣隙每極磁通 與與空載勵(lì)空載勵(lì)磁磁通勢磁磁通勢 或或 空載勵(lì)磁電流空載勵(lì)磁電流 的關(guān)系稱為直流電的關(guān)系稱為直流電機(jī)的空載磁化特性機(jī)的空載磁化特性. . ffIfFf 或或空載磁化特性曲線空載磁化特性曲線氣隙線氣隙線mfmmmamtmfRRRRRF 2222 空載磁化特性曲線的特點(diǎn)空載磁

30、化特性曲線的特點(diǎn): :飽和現(xiàn)象飽和現(xiàn)象n當(dāng)當(dāng)磁通較小磁通較小時(shí)，總磁位降主要是氣隙磁位降，時(shí)，總磁位降主要是氣隙磁位降，空載特性呈空載特性呈直線關(guān)系直線關(guān)系；n當(dāng)當(dāng)磁通較大磁通較大，鐵磁材料出現(xiàn)飽和時(shí)，鐵磁材，鐵磁材料出現(xiàn)飽和時(shí)，鐵磁材料的磁位降劇增，空載特性呈料的磁位降劇增，空載特性呈飽和特點(diǎn)飽和特點(diǎn)。3.5.3 3.5.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)n電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，電樞繞組中會有電樞電流，電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，電樞繞組中會有電樞電流，電樞電流也產(chǎn)生磁通勢，叫電樞電流也產(chǎn)生磁通勢，叫電樞磁通勢電樞磁通勢。n電樞磁通勢改變氣隙磁密分布情況及每極磁電樞磁通勢改變氣隙磁密分布情況及每極磁通量的大

31、小，這種現(xiàn)象稱為通量的大小，這種現(xiàn)象稱為電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)。n解決的方法：解決的方法：加補(bǔ)償繞組和換向繞組加補(bǔ)償繞組和換向繞組。電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)NS電樞反應(yīng)的影響：電樞反應(yīng)的影響：(1)合成磁場歪扭，主磁合成磁場歪扭，主磁場軸線不在主磁極中心場軸線不在主磁極中心線上，氣隙磁密過零的線上，氣隙磁密過零的地方偏離了幾何中性線；地方偏離了幾何中性線；(2)去磁效應(yīng)。去磁效應(yīng)。增強(qiáng)增強(qiáng)減弱減弱減弱減弱增強(qiáng)增強(qiáng)幾何中幾何中性線性線物理中物理中性線性線消除電樞反應(yīng)的方法：消除電樞反應(yīng)的方法：(1) 加裝換向極；加裝換向極；(2) 加裝補(bǔ)償繞組。加裝補(bǔ)償繞組。3.4 3.4 直流電機(jī)的電樞繞組直流電機(jī)的電樞繞

32、組3.4.1 3.4.1 單疊繞組單疊繞組3.4.2 3.4.2 單波繞組單波繞組有關(guān)繞組的基本定義有關(guān)繞組的基本定義: :n電樞繞組是直流電機(jī)的核心部分，它既是電機(jī)中電流通電樞繞組是直流電機(jī)的核心部分，它既是電機(jī)中電流通道的主體，也是電磁力的載體，承擔(dān)著道的主體，也是電磁力的載體，承擔(dān)著能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換的責(zé)任。的責(zé)任。n根據(jù)繞組元件不同的連接方式，電樞繞組可以分為：根據(jù)繞組元件不同的連接方式，電樞繞組可以分為：疊繞組疊繞組，又分為單疊和復(fù)疊繞組，又分為單疊和復(fù)疊繞組波繞組波繞組，又分為單波和復(fù)波繞組，又分為單波和復(fù)波繞組蛙繞組蛙繞組，即疊繞和波繞混合的繞組，即疊繞和波繞混合的繞組n它們的主要

33、區(qū)別在于從電刷外看進(jìn)去，電樞繞組連接成它們的主要區(qū)別在于從電刷外看進(jìn)去，電樞繞組連接成了不同數(shù)目的了不同數(shù)目的 并聯(lián)支路并聯(lián)支路，以滿足不同額定電壓和電流的，以滿足不同額定電壓和電流的要求。要求。元件數(shù)元件數(shù)S元件匝數(shù)元件匝數(shù)yW元件在槽內(nèi)的安放方式元件在槽內(nèi)的安放方式在同一個(gè)槽內(nèi)安放元件邊的方式：在同一個(gè)槽內(nèi)安放元件邊的方式：雙層繞組雙層繞組虛虛槽槽 在以后的分析中，采用虛槽的概念，即把在以后的分析中，采用虛槽的概念，即把一個(gè)一個(gè)上層元件邊上層元件邊和和一個(gè)下層元件一個(gè)下層元件邊看成一個(gè)邊看成一個(gè)虛槽虛槽。虛槽數(shù)虛槽數(shù) Ze=元件數(shù)元件數(shù) S 換向片數(shù)換向片數(shù)K = = 元件數(shù)元件數(shù)S元件與

34、換向片的連接方式元件與換向片的連接方式 元件的首端和末端分別與兩片換向片連接，每個(gè)換向元件的首端和末端分別與兩片換向片連接，每個(gè)換向片連接兩條元件邊。片連接兩條元件邊。根據(jù)以上的分析，有下面的關(guān)系：根據(jù)以上的分析，有下面的關(guān)系：KSuZZe eyyyZWKWSWN 222實(shí)槽中包含的虛槽數(shù)實(shí)槽中包含的虛槽數(shù)實(shí)槽數(shù)實(shí)槽數(shù)電樞繞組全部導(dǎo)體數(shù)電樞繞組全部導(dǎo)體數(shù)“節(jié)距節(jié)距”的概念的概念n1、第一節(jié)距（后節(jié)距）第一節(jié)距（后節(jié)距）y1：一：一個(gè)元件的兩個(gè)元件邊之間的跨個(gè)元件的兩個(gè)元件邊之間的跨距，以所跨的距，以所跨的虛槽數(shù)虛槽數(shù)來表示。來表示。n2、第二節(jié)距（前節(jié)距）第二節(jié)距（前節(jié)距）y2：前：前一個(gè)元件

35、的下層元件邊，在換一個(gè)元件的下層元件邊，在換向器端經(jīng)過換向片連到后一元向器端經(jīng)過換向片連到后一元件邊的上層元件邊之間的跨距。件邊的上層元件邊之間的跨距。n3、合成節(jié)距合成節(jié)距y：前一元件和：前一元件和與之相連的后一元件的對應(yīng)與之相連的后一元件的對應(yīng)元件邊之間的跨距；元件邊之間的跨距；n4、換向器節(jié)距換向器節(jié)距yk：每一元件：每一元件首端和末端所連的兩換向片首端和末端所連的兩換向片之間的跨距。以之間的跨距。以換向片的數(shù)換向片的數(shù)目目表示。表示。 可以規(guī)定正方向?yàn)榭梢砸?guī)定正方向?yàn)椤坝倚杏倚小眮泶_定三種節(jié)距的代來確定三種節(jié)距的代數(shù)關(guān)系。數(shù)關(guān)系。 第一節(jié)距：實(shí)際方向?yàn)閺纳蠈釉呏赶蛳聦釉谝还?jié)距：實(shí)

36、際方向?yàn)閺纳蠈釉呏赶蛳聦釉?；件邊?第二節(jié)距：從前一個(gè)元件的下層邊指向后一個(gè)元第二節(jié)距：從前一個(gè)元件的下層邊指向后一個(gè)元件的上層邊；件的上層邊； 合成節(jié)距：從前一個(gè)元件的上層邊指向后一個(gè)元合成節(jié)距：從前一個(gè)元件的上層邊指向后一個(gè)元件的相應(yīng)的上層邊。件的相應(yīng)的上層邊。3.4.1 3.4.1 單疊繞組單疊繞組n繞組元件連接的規(guī)律通過繞組元件連接的規(guī)律通過 節(jié)距節(jié)距、繞組展繞組展開圖開圖、元件連接圖元件連接圖 和和 并聯(lián)支路圖并聯(lián)支路圖 來從來從不同的側(cè)面描述。這四個(gè)方面是分析直流不同的側(cè)面描述。這四個(gè)方面是分析直流電機(jī)電樞繞組的基本方法，彼此互相關(guān)聯(lián)。電機(jī)電樞繞組的基本方法，彼此互相關(guān)聯(lián)。

37、單疊繞組單疊繞組121 yyyyk單疊右行單疊右行單疊左行單疊左行單疊右行節(jié)距關(guān)系：單疊右行節(jié)距關(guān)系：一、節(jié)距的選擇和計(jì)算一、節(jié)距的選擇和計(jì)算 第一節(jié)距第一節(jié)距應(yīng)該使應(yīng)該使元件中的感應(yīng)電動勢元件中的感應(yīng)電動勢盡可能地大，盡可能地大，則要求兩元件邊之間的距離等于一個(gè)則要求兩元件邊之間的距離等于一個(gè) 極距極距 。極距極距：每個(gè)主磁極在電樞表面占據(jù)的距離，或相鄰兩：每個(gè)主磁極在電樞表面占據(jù)的距離，或相鄰兩主極中心線的距離，可以用主極中心線的距離，可以用所跨弧長所跨弧長或或該弧長所對應(yīng)的該弧長所對應(yīng)的虛槽數(shù)虛槽數(shù)來表示。來表示。pZe2 pZypZyee2211或或；，則則為為長長距距元元件件，若若；

38、，則則為為短短距距元元件件，若若；，則則為為整整距距元元件件，若若 111000yyy1 kyyyyy 12合成節(jié)距和換向器節(jié)距：合成節(jié)距和換向器節(jié)距：第二節(jié)距：第二節(jié)距：二、單疊繞組的展開圖二、單疊繞組的展開圖n已知一臺電機(jī)的有關(guān)參數(shù)，畫出它的右已知一臺電機(jī)的有關(guān)參數(shù)，畫出它的右行單疊繞組的展開圖。行單疊繞組的展開圖。16;42 KSZpe（1 1）節(jié)距的計(jì)算）節(jié)距的計(jì)算314144162121 yyyyypZyke第第二二節(jié)節(jié)距距：合合成成節(jié)節(jié)距距和和換換向向器器節(jié)節(jié)距距第第一一節(jié)節(jié)距距： N NS SN NS S（2 2）繞組的展開圖）繞組的展開圖1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

39、 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 51 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 515 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 16 1 2 3 4 515 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 16 1 2 3 4 5 A1+A1+B1-B1-A2+A2+B2-B2-電樞轉(zhuǎn)向電樞轉(zhuǎn)向元件號元件號= =上邊槽號上邊槽號= =換向片號換向片號基本步驟基本步驟: :1、畫、畫16根實(shí)線和根實(shí)線和16根虛線代表根虛線代表16個(gè)虛槽；個(gè)虛槽；2、在一周之內(nèi)均勻

40、放置磁極；、在一周之內(nèi)均勻放置磁極；3、畫、畫16個(gè)換向片，并盡量使個(gè)換向片，并盡量使元件的連接形狀元件的連接形狀對稱；對稱；4、聯(lián)繞組；、聯(lián)繞組；5、確定每個(gè)元件里導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的方向；、確定每個(gè)元件里導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的方向；6、放電刷，原則為：、放電刷，原則為：正負(fù)電刷之間得到最大的感應(yīng)電正負(fù)電刷之間得到最大的感應(yīng)電動勢動勢或或被電刷短路的元件中感應(yīng)電動勢最小被電刷短路的元件中感應(yīng)電動勢最小。 由于元件結(jié)構(gòu)上的對稱性，因此只要元件軸線與主極由于元件結(jié)構(gòu)上的對稱性，因此只要元件軸線與主極軸線重合，元件中的電動勢便為零或最小。軸線重合，元件中的電動勢便為零或最小。 電刷應(yīng)固定放置在換向器幾何中性

41、線上，若端接對稱，電刷應(yīng)固定放置在換向器幾何中性線上，若端接對稱，則電刷與主極軸線重合（放在主極中性線上）。則電刷與主極軸線重合（放在主極中性線上）。三、單疊繞組元件連接次序三、單疊繞組元件連接次序1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 11 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1上層元上層元件邊虛件邊虛槽槽 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 16 1 2 3 4 下層元下層元件邊虛件邊虛槽槽基本特點(diǎn)：整個(gè)繞組是一個(gè)基本特點(diǎn)

42、：整個(gè)繞組是一個(gè)閉路繞組閉路繞組。3; 1; 421 yyyyk四、單疊繞組的并聯(lián)支路圖四、單疊繞組的并聯(lián)支路圖電樞轉(zhuǎn)向電樞轉(zhuǎn)向感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢四、單疊繞組的并聯(lián)支路圖四、單疊繞組的并聯(lián)支路圖電路連接的特點(diǎn)：電路連接的特點(diǎn)：n1、每一極下的元件串聯(lián)構(gòu)成一條支路，則、每一極下的元件串聯(lián)構(gòu)成一條支路，則 并聯(lián)支路對數(shù)并聯(lián)支路對數(shù)a = 極對數(shù)極對數(shù)p。n2、若元件形狀幾何對稱，則電刷在換向片上、若元件形狀幾何對稱，則電刷在換向片上 的位置對準(zhǔn)主磁極軸線。的位置對準(zhǔn)主磁極軸線。n3、電刷桿數(shù)（組數(shù)）等于極數(shù)（全額電刷）。、電刷桿數(shù)（組數(shù)）等于極數(shù)（全額電刷）。3.4.2 3.4.2 單波繞組單波

43、繞組21yyyyk 單波左行單波左行單波右行單波右行單波左行各節(jié)距關(guān)系：單波左行各節(jié)距關(guān)系：k1k122一、節(jié)距的計(jì)算一、節(jié)距的計(jì)算 合成節(jié)距或換向器節(jié)距選擇時(shí)應(yīng)使合成節(jié)距或換向器節(jié)距選擇時(shí)應(yīng)使相串聯(lián)的元件相串聯(lián)的元件感感應(yīng)電動勢應(yīng)電動勢方向相同方向相同且且能夠持續(xù)相連能夠持續(xù)相連。pKyyKpykk1; 1 第一節(jié)距的計(jì)算原則與單疊繞組完全相同。第一節(jié)距的計(jì)算原則與單疊繞組完全相同。 pZye21單波左行取單波左行取“”號，單波右行取號，單波右行取“”號。號。二、單波繞組展開圖二、單波繞組展開圖n已知一臺直流電機(jī)的數(shù)據(jù)如下，聯(lián)成單波左已知一臺直流電機(jī)的數(shù)據(jù)如下，聯(lián)成單波左行繞組，畫出繞組展開

44、圖。行繞組，畫出繞組展開圖。15, 42 KSZpe計(jì)算各節(jié)距如下：計(jì)算各節(jié)距如下：437;721151; 3434152121 yyypKyypZyke N NS SN NS S畫單波繞組展開圖畫單波繞組展開圖1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 1 2 31 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 1 2 315 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 1 2 3 4 5 615 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 1 2 3 4 5 6 電樞轉(zhuǎn)向電樞轉(zhuǎn)向元件號元件號=

45、 =上邊槽號上邊槽號= =換向片號換向片號A1A1B1B1A2A2B2B2三、單波繞組元件的連接次序三、單波繞組元件的連接次序1 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1 81 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1 8上層元上層元件邊虛件邊虛槽槽 4 11 3 10 2 9 1 8 15 7 14 6 13 5 12 4 4 11 3 10 2 9 1 8 15 7 14 6 13 5 12 4 下層元下層元件邊虛件邊虛槽槽基本特點(diǎn)：整個(gè)繞組是一個(gè)基本特點(diǎn)：整個(gè)繞組是一個(gè)閉路繞組閉路繞組。4;7; 321 yyyyk四、單波繞組并

46、聯(lián)支路圖四、單波繞組并聯(lián)支路圖電樞轉(zhuǎn)向電樞轉(zhuǎn)向+ +- -四、單波繞組并聯(lián)支路圖四、單波繞組并聯(lián)支路圖電路連接的特點(diǎn)：電路連接的特點(diǎn)：n1 1、同極性下各元件串聯(lián)起來組成一個(gè)支路，、同極性下各元件串聯(lián)起來組成一個(gè)支路，a=1, ,與極數(shù)無關(guān)。與極數(shù)無關(guān)。n2 2、當(dāng)元件的幾何形狀對稱時(shí)，電刷在換向器表面、當(dāng)元件的幾何形狀對稱時(shí)，電刷在換向器表面上的位置對準(zhǔn)主磁極軸線，支路電動勢最大。上的位置對準(zhǔn)主磁極軸線，支路電動勢最大。n3 3、電刷桿數(shù)也應(yīng)等于極數(shù)（采用全額電刷）。、電刷桿數(shù)也應(yīng)等于極數(shù)（采用全額電刷）。單疊和單波的區(qū)別應(yīng)用單疊和單波的區(qū)別應(yīng)用n單疊繞組單疊繞組 a=p；單波繞組；單波繞組

47、 a=1n在電機(jī)極對數(shù)在電機(jī)極對數(shù) p（p1），），元件數(shù)元件數(shù) S 相同的情況下：相同的情況下：單疊并聯(lián)支路數(shù)多，每個(gè)支路里的元件少；單波并單疊并聯(lián)支路數(shù)多，每個(gè)支路里的元件少；單波并聯(lián)支路數(shù)少，每個(gè)支路元件數(shù)多。聯(lián)支路數(shù)少，每個(gè)支路元件數(shù)多。n原則上，電流較大、電壓較低的直流電機(jī)，例如正原則上，電流較大、電壓較低的直流電機(jī)，例如正常電壓、大中容量的直流電機(jī)多采用單疊繞組。若常電壓、大中容量的直流電機(jī)多采用單疊繞組。若直流電機(jī)的電流較小、電壓較高，就采用單波繞組。直流電機(jī)的電流較小、電壓較高，就采用單波繞組。3.5 3.5 電樞電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩電樞電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩3.5.1 3.5.1 電樞

48、電動勢電樞電動勢3.5.2 3.5.2 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩3.5.1 3.5.1 電樞電動勢電樞電動勢n電樞電動勢定義為直流電機(jī)電樞電動勢定義為直流電機(jī)正負(fù)電刷之間的感應(yīng)電正負(fù)電刷之間的感應(yīng)電動勢動勢，也即電樞繞組中，也即電樞繞組中每條支路每條支路里的感應(yīng)電動勢。里的感應(yīng)電動勢。單疊繞組單疊繞組一根導(dǎo)體的電動勢：一根導(dǎo)體的電動勢：vlBeiavav 設(shè)一個(gè)磁極極距范圍內(nèi)，平均磁密設(shè)一個(gè)磁極極距范圍內(nèi)，平均磁密為為 ，極距為，極距為 ，電樞的軸向有效長度，電樞的軸向有效長度為為 ，每極磁通為，每極磁通為 ，則：，則：avB il iavlB pnrnrnrv260260602 602260nppn

49、llvlBeiiiavav nCnapNnpaNeaNEeava 6060222總導(dǎo)體數(shù)總導(dǎo)體數(shù)yWSN2 一條支路的導(dǎo)體數(shù)一條支路的導(dǎo)體數(shù)電動勢常數(shù)電動勢常數(shù)Wbr/minV結(jié)論：n已經(jīng)制好的電機(jī)，它的已經(jīng)制好的電機(jī)，它的電樞電動勢大小電樞電動勢大小 正比正比 與每與每極極磁通磁通和和電機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)速；n電動勢方向電動勢方向也由也由磁通方向磁通方向和和電機(jī)轉(zhuǎn)速方向電機(jī)轉(zhuǎn)速方向共同決定。共同決定。3.5.2 3.5.2 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩一根導(dǎo)體所受的平均電磁力矩為一根導(dǎo)體所受的平均電磁力矩為: :aiavavilBf 21DfTav 21DilBTaiav N根導(dǎo)體所受電磁力矩為根導(dǎo)體所受電磁

50、力矩為: :aTaaiiaiavICIapNpaIllNpaIlBNTNT 2221221電樞總電流電樞總電流轉(zhuǎn)矩常數(shù)轉(zhuǎn)矩常數(shù)WbAN.m結(jié)論：n已經(jīng)制好的電機(jī)，它的已經(jīng)制好的電機(jī)，它的電磁轉(zhuǎn)矩大小電磁轉(zhuǎn)矩大小正比正比 與每極與每極磁通磁通和和電樞電流電樞電流；n電磁轉(zhuǎn)矩方向電磁轉(zhuǎn)矩方向也由磁通方向和電樞電流方向決定。也由磁通方向和電樞電流方向決定。n轉(zhuǎn)矩常數(shù)轉(zhuǎn)矩常數(shù) CT 與電動勢常數(shù)與電動勢常數(shù) Ce 的關(guān)系為：的關(guān)系為：eTeTeTCCCCapNCapNC55. 955. 926060;2 例：n一臺八極直流電機(jī)，總元件數(shù)為一臺八極直流電機(jī)，總元件數(shù)為 S，電樞繞組以轉(zhuǎn)，電樞繞組以轉(zhuǎn)速速

51、 n 旋轉(zhuǎn)。若分別將繞組以單疊和單波方式繞制，旋轉(zhuǎn)。若分別將繞組以單疊和單波方式繞制，哪一種繞制方法輸出的感應(yīng)電動勢較大；若電樞繞哪一種繞制方法輸出的感應(yīng)電動勢較大；若電樞繞組通入相同的直流電流，那一種繞組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)組通入相同的直流電流，那一種繞組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩較大。矩較大。解：直流電機(jī)輸出感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩分別為：解：直流電機(jī)輸出感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩分別為：aTaICIapNT 2nCnapNEea 60則，單波繞組輸出的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩較大。則，單波繞組輸出的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩較大。例：n如何改變他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電壓極性？如何改變他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電壓極性？n如何改變他勵(lì)直流電動機(jī)

52、的轉(zhuǎn)向？如何改變他勵(lì)直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)向？ 改變他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)電壓極性的改變他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)電壓極性的方法：方法：改變原動機(jī)轉(zhuǎn)向；改變原動機(jī)轉(zhuǎn)向；改變勵(lì)改變勵(lì)磁電壓極性磁電壓極性 改變他勵(lì)直流電動機(jī)轉(zhuǎn)向的方改變他勵(lì)直流電動機(jī)轉(zhuǎn)向的方法：法：改變電樞電壓極性；改變電樞電壓極性；改變改變勵(lì)磁電壓極性勵(lì)磁電壓極性【例題例題 】將并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)電動機(jī)電源電壓的極性改變，將并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)電動機(jī)電源電壓的極性改變，能否改變該電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向？為什么？怎樣才能改變其轉(zhuǎn)能否改變該電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向？為什么？怎樣才能改變其轉(zhuǎn)向？向？ EE 將并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)電動機(jī)電源電壓的極性改變，不能將并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)電動機(jī)電源

53、電壓的極性改變，不能改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。 若要改變并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動機(jī)的轉(zhuǎn)向，只需將勵(lì)磁若要改變并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動機(jī)的轉(zhuǎn)向，只需將勵(lì)磁繞組與電樞繞組反極性相接，電源電壓極性不變。繞組與電樞繞組反極性相接，電源電壓極性不變。3.6 3.6 直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)3.6.1 3.6.1 直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行基本方程直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行基本方程3.6.2 3.6.2 直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行功率關(guān)系直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行功率關(guān)系3.6.3 3.6.3 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性3.6.4 3.6.4 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)3.6.1 3.6.1 直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基本方

54、程直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基本方程1Tn0TT ULRaEaIfIfU發(fā)電機(jī)慣例發(fā)電機(jī)慣例 affffaTeaaaaIIfRUITTTICTnCERIUE,01 氣隙每極磁通：氣隙每極磁通：勵(lì)磁電流：勵(lì)磁電流：穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩方程：穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩方程：電磁轉(zhuǎn)矩方程：電磁轉(zhuǎn)矩方程：電樞電動勢：電樞電動勢：電樞回路方程：電樞回路方程： 其中，其中，Ra 為電樞回路電阻，包括電樞繞組的電阻和電刷與為電樞回路電阻，包括電樞繞組的電阻和電刷與換向器之間的接觸電阻，換向器之間的接觸電阻，Rf 為勵(lì)磁回路的電阻。為勵(lì)磁回路的電阻。3.6.2 3.6.2 功率關(guān)系功率關(guān)系010101pPPTTTTTTe Femppp 0鐵損耗

55、（磁滯和渦流）鐵損耗（磁滯和渦流）機(jī)械摩擦損耗機(jī)械摩擦損耗發(fā)電機(jī)空載損耗（不變損耗）發(fā)電機(jī)空載損耗（不變損耗） TnICInCInCInCIEPaTaTaTaeaae60226055. 9 TIEaaCuaaaaaaepPRIUIIETP 22發(fā)電機(jī)供給負(fù)載的功率發(fā)電機(jī)供給負(fù)載的功率他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的功率傳遞過程他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的功率傳遞過程P1p0PepCuaP2【例題例題】一他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，一他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，PN=10 kW，UN=230V，nN=1000r/min，Ra=0.4。如果磁通。如果磁通保持不變，求保持不變，求1000r/min時(shí)的空載電壓時(shí)的空載電壓U0和和900r/min時(shí)的滿

56、載電壓時(shí)的滿載電壓U。解解：1000r/min時(shí)的空載電壓即指其感應(yīng)電動勢的值，可以時(shí)的空載電壓即指其感應(yīng)電動勢的值，可以由額定運(yùn)行狀態(tài)求得：由額定運(yùn)行狀態(tài)求得：VRUPURIUEUaNNNaNN4 .2474 . 0230101023030 此時(shí)，輸出電壓為：此時(shí)，輸出電壓為：VRIEUaN3 .2054 . 023010107 .2223 磁通不變，轉(zhuǎn)速為磁通不變，轉(zhuǎn)速為900r/min時(shí)滿載的感應(yīng)電動勢時(shí)滿載的感應(yīng)電動勢VnEnEN7 .22210009004 .247 解解：發(fā)電機(jī)的輸出功率：發(fā)電機(jī)的輸出功率發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路電流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路電流發(fā)電機(jī)電樞回路電流發(fā)電機(jī)電樞回路電流【例題

57、例題】一并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，輸出電壓一并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，輸出電壓 U=230V，輸出電流，輸出電流 I=100A ，Ra=0.2，Rf=115，n=1500r/min， T0=17.32Nm。求發(fā)電機(jī)的輸出功率。求發(fā)電機(jī)的輸出功率P2 、電磁功率、電磁功率Pe、輸入、輸入功率功率 P1 和效率和效率 。WUIP230001002302 ARUIff2115230 AIIIfa1022100 發(fā)電機(jī)電磁功率發(fā)電機(jī)電磁功率發(fā)電機(jī)空載損耗功率發(fā)電機(jī)空載損耗功率效率為效率為發(fā)電機(jī)輸入功率發(fā)電機(jī)輸入功率WnTTp6 .2720601500232.17602000 WpPPe4 .282616 .27208 .

58、2554001 %38.81%1004 .2826123000%10012 PP WIRIUIEPaaaaae8 .255401022 . 0102230 解解：額定電流：額定電流勵(lì)磁回路額定電流勵(lì)磁回路額定電流【例題例題】一臺額定功率一臺額定功率PN=20kW的并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，額定的并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，額定電壓電壓 UN=230V，電樞回路總電阻，電樞回路總電阻Ra=0.156，勵(lì)磁回路總電，勵(lì)磁回路總電阻阻Rf=73.3，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速nN=1500r/min。 已知空載損耗功率已知空載損耗功率p0=1kW，求額定負(fù)載情況下各繞組的銅損耗、電磁功率、，求額定負(fù)載情況下各繞組的銅損耗、電磁功

59、率、總損耗、輸入功率及效率?？倱p耗、輸入功率及效率。(忽略附加損耗忽略附加損耗)ARUIfNfN14. 33 .73230 AUPINNN96.8623010203 勵(lì)磁繞組銅損耗勵(lì)磁繞組銅損耗電磁功率電磁功率WppPPCufCuaNe1 .219897 .7224 .126620000 WRIpffNCuf7 .7223 .7314. 322 WRIpaaNCua4 .1266156. 01 .9022 AIIIfNNaN1 .9014. 396.86 電樞回路額定電流電樞回路額定電流電樞繞組銅損耗電樞繞組銅損耗總損耗總損耗輸入功率輸入功率效率效率%0 .87%1001 .229892000

60、0%1001 PPN WpPPalN1 .229891 .2989200001 WppppCufCuaal1 .29897 .7224 .126610000 例：一臺額定功率例：一臺額定功率 的并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，額的并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，額定電壓定電壓 ，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速 ，電，電樞回路總電阻樞回路總電阻 ，勵(lì)磁回路總電，勵(lì)磁回路總電阻阻 。已知機(jī)械損耗和鐵損。已知機(jī)械損耗和鐵損耗耗 ，求求額定負(fù)載額定負(fù)載 情況下各繞組的情況下各繞組的銅損耗銅損耗、電磁功率電磁功率、總損總損耗耗、輸入功率輸入功率 及及效率效率。（計(jì)算過程中，令。（計(jì)算過程中，令 ，附加損耗附加損耗 。）。）kWPN20 VUN23